(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にスプールが軸方向移動自在に配置されるバルブスリーブと、
前記バルブスリーブの軸方向に沿って一端に装着され、前記スプールを軸方向に移動させる力を付与するソレノイド部と、を有するソレノイドバルブであって、
前記バルブスリーブには、当該バルブスリーブの内部に形成してある内部流路に適宜連通する複数のポートが形成してあり、
前記複数のポートには、制御ポートとフィードバックポートとが少なくとも含まれ、前記制御ポートとフィードバックポートとは前記ソレノイドバルブの外部で連通し、
前記スプールの軸方向に沿って先端にはスプリングが当接しており、軸方向に沿って後端はロッドに当接し、前記スプールには、前記フィードバックポートからの制御流体の圧力に基づく押圧力の他に、前記スプリングの押圧力と、前記ロッドを介してプランジャの動きによる押圧力とが伝達され、
前記スプールが、前記スプリングの押圧力と、コイルに供給される電流により発生する磁界の電磁力で前記プランジャが前記スプールを押圧する力と、前記フィードバックポートからの制御流体の圧力により前記スプールが受ける押圧力とがつり合うように、前記スプールが軸方向に移動し、
前記複数のポートの内の少なくとも排出ポートでは、
前記スプールが軸方向に移動して前記排出ポートと前記内部流路との弁部分の開度を最大限にした場合の弁部分の開口面積をＳ１とし、前記排出ポートの総流路断面積をＳ０とした場合に、Ｓ１≧Ｓ０であり、
前記排出ポートが形成された前記バルブスリーブの弁座内周面には、周方向に延びるリング状溝が形成してあり、
前記スプールを軸方向に移動させ、前記スプールに形成してある大径部が前記リング状溝を塞ぐことで、前記弁部分が閉じ、前記排出ポートと前記内部流路との連通を遮断するようになっており、
前記開口面積Ｓ１は、π×Ｄ１×Ｗmaxで表すことができ、ただし、前記Ｄ１は前記大径部の外径であり、前記Ｗmaxは、前記大径部の後端と、前記リング状溝の後端側面との間の距離Ｗの最大値であることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】
前記排出ポートが１以上形成してあり、各排出ポートの横断面が円形である請求項１に記載のソレノイドバルブ。
【請求項３】
複数のポートの内の少なくとも入力ポートでは、
前記スプールが軸方向に移動して前記入力ポートと前記内部流路との弁部分の開度を最大限にした場合の弁開度の開口面積をＳ１’とし、前記入力ポートの総流路断面積をＳ０’とした場合に、Ｓ１’≧Ｓ０’である請求項１に記載のソレノイドバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば油圧装置等の油圧制御に適用して好適なソレノイドバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記の特許文献１にも示す油圧制御用のスプールタイプのソレノイドバルブにおいては、制御油圧の応答性を高めるためには、ソレノイドバルブの制御流量を拡大する必要がある。そのために、従来では、バルブ部の弁開量を拡大させると共に、その他の油圧経路であるバルブスリーブの各ポートの流路断面積も拡大して対応していた。【０００３】
しかしながら、制御中の流量が拡大すると、それに伴う流体力の増加による制御性の不安定化、バルブ部を通過するコンタミネーション量の増加による耐コンタミネーション性の低下という問題も発生するおそれがあった。
【特許文献１】特開２００７−２８５４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、制御安定性が良く、耐コンタミネーション性に優れたソレノイドバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係るソレノイドバルブは、
内部にスプールが軸方向移動自在に配置されるバルブスリーブと、
前記バルブスリーブの軸方向に沿って一端に装着され、前記スプールを軸方向に移動させる力を付与するソレノイド部と、を有するソレノイドバルブであって、
前記バルブスリーブには、当該バルブスリーブの内部に形成してある内部流路に適宜連通する複数のポートが形成してあり、
複数のポートの内の少なくとも排出ポートでは、
前記スプールが軸方向に移動して前記排出ポートと前記内部流路との弁部分の開度を最大限にした場合の弁部分の開口面積をＳ１とし、前記排出ポートの総流路断面積をＳ０とした場合に、Ｓ１≧Ｓ０である。【０００６】
本発明に係るソレノイドバルブでは、Ｓ１≧Ｓ０であるため、制御安定性が良く、しかも耐コンタミネーション性にも優れている。さらに、本発明のソレノイドバルブでは、Ｓ１≧Ｓ０であるため、最大通過流量の微調整（設定）も容易である。【０００７】
好ましくは、前記排出ポートが形成された前記バルブスリーブの弁座内周面には、周方向に延びるリング状溝が形成してあり、
前記スプールを軸方向に移動させ、前記スプールに形成してある大径部が前記リング状溝を塞ぐことで、前記弁部分が閉じ、前記排出ポートと前記内部流路との連通を遮断するようになっている。【０００８】
このようにリング状溝を設けることで、内部流路から弁部分を通して排出ポートへと至る流体の流れがスムーズになると共に、バルブスリーブに対するスプールの軸方向移動もスムーズになる。【０００９】
好ましくは、前記排出ポートが１以上形成してあり、各排出ポートの横断面が円形である。このような排出ポートは、バルブスリーブを切削加工により形成した後に、ドリル加工などで容易に形成することができ、バルブスリーブの製作が容易になる。【００１０】
好ましくは、複数のポートの内の少なくとも入力ポートでは、
前記排出ポートと同様に、
前記スプールが軸方向に移動して前記入力ポートと前記内部流路との弁部分の開度を最大限にした場合の弁開度の開口面積をＳ１’とし、前記入力ポートの総流路断面積をＳ０’とした場合に、Ｓ１’≧Ｓ０’である。【００１１】
本発明に係るソレノイドバルブでは、Ｓ１’≧Ｓ０’であるため、制御安定性が良く、しかも耐コンタミネーション性にも優れている。さらに、本発明のソレノイドバルブでは、Ｓ１’≧Ｓ０’であるため、最大通過流量の微調整（設定）も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るソレノイドバルブの側面図である。
【図２】図２は図１に示すソレノイドバルブの断面図である。
【図３】図３は図２に示すバルブ部分の詳細を示す要部拡大断面図である。
【図４】図４は図３の詳細を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１および図２に示すように、本発明の実施形態に係るソレノイドバルブ１０は、スプールタイプのソレノイドバルブであって、例えば自動車の自動変速機等の油圧の制御を行うためのものである。
【００１４】
ソレノイドバルブ１０は、電磁駆動部としてのソレノイド部（リニアソレノイド）２０と、バルブ本体４０と、リテーナ４５とを有する。バルブ本体４０の軸方向Ｚに沿って一端（後端）にソレノイド部２０が装着され、バルブ本体４０の軸方向Ｚに沿って他端（先端）にリテーナ４５が装着される。ソレノイド部２０は、ケース２１の内部に、コイル２２とプランジャ２４とロッド２６とを有する。
【００１５】
コイル２２は、ケース２１の内周側に装着される樹脂成形体２３の内部に埋め込まれるように一体成形され、ケース２１の外部に突き出ているコネクタ２８からコイル２２に制御電圧が供給されるようになっている。コイル２２は、制御電圧に応じて所望の強さで所望の向きの磁界を発生し、プランジャ２４およびロッド２６に軸方向Ｚの駆動力を発生させ、その駆動力は、スプール６０に伝達され、スプール６０を軸方向に移動させる力となる。
【００１６】
樹脂成形体２３の内周側には、軸方向に沿ってサイドリング２５およびセンターポスト２７が固定されている。これらのサイドリング２５の内周には、プランジャ２４が軸方向移動自在に配置され、センターポスト２７の内周には、ロッド２６が軸方向移動自在に配置されている。プランジャ２４とロッド２６とは、着脱自在に連結され、ロッド２６の先端がスプール６０のスプール軸６１の後端に接触している。
【００１７】
スプール６０の先端には、リテーナ４５の内部に装着してあるスプリング４２の後端が装着してあり、スプリング４２の弾性力により、スプール６０は、常に、プランジャ２４のロッド２６方向に押圧されている。なお、リテーナ４５は、バルブ本体４０のバルブスリーブ４１の先端に対してカシメ止めされている。
【００１８】
バルブスリーブ４１の材質は特に限定されないが、たとえば、アルミニウム、鉄、樹脂等が例示される。リテーナ４５の材質は特に限定されないが、例えば、鉄、ステンレス、樹脂等が例示される。
【００１９】
バルブスリーブ４１には、周壁を貫通する開口として、スリーブ４１の先端側から後端側に向けて順に、排出ポート５１、制御ポート５２、入力ポート５３およびフィードバックポート５４が形成されている。排出ポート５１、制御ポート５２および入力ポート５３は、図１に示すように、バルブスリーブ４１の円周方向に沿って、それぞれ１対で形成してあり、フィードバックポート５４のみは単一で形成してある。
【００２０】
各ポート５１，５２，５３，５４の流路断面は、円形であり、その内径Ｄ０は、好ましくは全て同じであり、加工性を考慮するとφ１ｍｍ以上が望ましい。特に、排出ポート５１の内径Ｄ０は、具体的には、後述する排出ポート５１の総流路断面積Ｓ０と、弁部分の最大開口面積Ｓ１との関係で決定される。入力ポート５３も同様である。
【００２１】
入力ポート５３は、図示しないタンクからポンプによって供給される制御流体（例えば作動油）が流入するポートである。排出ポート５１は、図示しない自動変速機等の流体要求先（負荷）に制御流体を供給するポートである。フィードバックポート５４と制御ポート５２はソレノイドバルブ１０の外部で連通しており、制御ポート５２から流出する制御流体の一部がフィードバックポート５４に流入する。
【００２２】
スプール６０は、バルブスリーブ４１の軸中心に軸方向Ｚに沿って移動自在に配置されており、スプール軸６１の軸方向Ｚに沿って、先端側から順に、円柱状の大径部である第１〜第３のランド６３〜６５が形成してある。第１のランド６３は、図３に示すように、排出ポート５１と、バルブスリーブ４１の内部流路４６との間を開閉する弁部分を構成している。バルブスリーブ４１の内部流路４６は、バルブスリーブ４１とスプール軸６１との間に形成される流路である。
【００２３】
第２ランド６４は、入力ポート５３と、内部流路４６との間を開閉する弁部分を構成している。また、第３ランド６５は、フィードバックポート５４と、内部流路４６との間を開閉する弁部分を構成している。
【００２４】
図３および図４に示すように、排出ポート５１が形成されたバルブスリーブ４１の弁座内周面４７には、周方向に延びるリング状溝４４が形成してある。リング状溝４４の内周面の内径Ｄ２は、弁座内周面４７の内径Ｄ１よりも、好ましくは１１０〜１４０％程度に大きくなっている。排出ポート５１に対応して形成してあるリング状溝４４は、他のポート５２〜５４にも同様にして形成してある。
【００２５】
スプール６０を軸方向に移動させ、スプール６０に形成してある第１ランド部６３がリング状溝４４を塞ぐことで、弁部分が閉じ、排出ポート５１と内部流路４６との連通を遮断するようになっている。より具体的には、バルブスリーブ４１の内部でスプール６０が軸方向Ｚに移動することで、第１ランド部６３の外周面６３ａが、バルブスリーブ４１の弁座内周面４７に沿って摺動して移動し、第１ランド部６３の後端６３ｂと、リング状溝の後端側面４４ｂとの間の距離Ｗが０以下となる。すなわち、スプール６０に形成してある第１ランド部６３がリング状溝４４を塞ぎ、弁部分が閉じ、排出ポート５１と内部流路４６との連通を遮断する。
【００２６】
第１ランド６３の外周面６３ａの外径は、弁座内周面４７の内径Ｄ１以下の径であるが、ほとんど弁座内周面４７の内径Ｄ１と同じである。本実施形態では、第１ランド６３の外周面６３ａの外径を、弁座内周面４７の内径Ｄ１と同じであるとして取り扱う。
【００２７】
本実施形態では、スプール６０が軸方向に移動して排出ポート５１と内部流路４６との弁部分の開度を最大限にした場合の弁部分の開口面積をＳ１とし、一対の排出ポート５１の総流路断面積をＳ０とした場合に、Ｓ１≧Ｓ０である。また、好ましくは、Ｓ１／Ｓ０は、１．０〜３．０、さらに好ましくは１．７〜２．３である。Ｓ１／Ｓ０が小さすぎると、発明の効果が少なく、大きすぎると、排出ポート５１の内径が小さくなりすぎて流路抵抗が増大したり、弁部分を閉じるためにスプール６０の軸方向移動量が大きくなりすぎて好ましくない。
【００２８】
この実施形態では、弁部分の開口面積Ｓ１は、π×Ｄ１×Ｗmaxで表すことができる。ただし、Ｗmaxは、第１ランド部６３の後端６３ｂと、リング状溝の後端側面４４ｂとの間の距離Ｗの最大である。また、一対の排出ポート５１の総流路断面積をＳ０は、各排出ポート５１の内径をＤ０とした場合に、２×π×（Ｄ０／２）２  である。
【００２９】
また同様に、入力ポート５３においても、スプール６０が軸方向に移動して入力ポート５３と内部流路４６との弁部分の開度を最大限にした場合の弁開度の開口面積をＳ１’とし、入力ポート５３の総流路断面積をＳ０’とした場合に、Ｓ１’≧Ｓ０’である。好ましくは、Ｓ１’／Ｓ０’は、１．０〜３．０、さらに好ましくは１．７〜２．３である。
【００３０】
また、第１ランド６３と第２ランド６４の外径は略同じであるが、第３ランド６５の外径は、第１ランド６３と第２ランド６４の外径に比べて小さい。フィードバックポート５４を通してバルブスリーブ４１の内部に導入される制御流体の圧力ＦＢにより、スプール６０を軸方向Ｚに沿ってソレノイド部２０側に押圧するようにするためである。その結果、供給される制御流体の圧力（入力圧）Ｐｏに変動があっても、制御流体の出力の圧力が変動することを防止することができる。
【００３１】
スプール６０の軸方向Ｚに沿って先端はスプリング４２に当接しており、軸方向Ｚに沿って後端はロッド２６に当接している。そのため、スプール６０には、フィードバックポート５４からの制御流体の圧力ＦＢに基づく押圧力の他に、スプリング４２の押圧力と、ロッド２６を介してプランジャ２４の動きによる押圧力とが伝達される。これらの押圧力によりスプール６０はバルブスリーブ４１内を軸方向Ｚに摺動移動する。
【００３２】
このような構成のソレノイドバルブ１０において、スプール６０は、スプリング４２の押圧力と、コイル２２に供給される電流により発生する磁界の電磁力でプランジャ２４がスプール６０を押圧する力と、フィードバックポート５４からの制御流体の圧力ＦＢによりスプール６０が受ける押圧力とがつり合う位置で静止する。なお、図２において、符号Ｐｃは、制御ポート５２での流体圧であり、符号Ｄは、排出ポート５１での流体圧である。
【００３３】
バルブスリーブ４１内部でのスプール６０の軸方向位置は、上述した力により制御され、排出ポート５１、制御ポート５２、入力ポート５３およびフィードバックポート５４が所望の状態に開閉される。なお、制御ポート５２から排出ポート５１へ流れる制御流体の量は、第１ランド部６３の後端６３ｂと、リング状溝の後端側面４４ｂとの間の距離Ｗによって決定される。
【００３４】
このように構成されたソレノイドバルブ１０においては、図示せぬ制御回路からソレノイド部２０のコイル２２に電流が供給されることにより、コイル２２は所望の強さで所望の向きの磁界を発生し、この磁界による電磁力によりプランジャ２４が移動する。
【００３５】
コイル２２に供給される電流量を大きくし、プランジャ２４に対して大きな電磁力を作用させると、スプール６０がバルブ本体４０のバルブスリーブ４１中を、スプリング４２側に移動する。スプール６０がバルブスリーブ４１内をスプリング４２側に移動すると、図３に示す距離Ｗが大きくなり、制御ポート５２から排出ポート５１へ流れる制御流体の量は増大する。
【００３６】
一方、コイル２２に供給される電流量を相対的に小さくし、プランジャ２４に対して作用する電磁力を減少させると、スプール６０がバルブスリーブ４１内を、ソレノイド部２０側に移動する。スプール６０がバルブスリーブ４１内をソレノイド部２０側に移動すると、図３に示す距離Ｗが小さくなり、制御ポート５２から排出ポート５１へ流れる制御流体の量は減少する。
【００３７】
本実施形態に係るソレノイドバルブ１０では、上述したように、Ｓ１≧Ｓ０およびＳ１’≧Ｓ０’であるため、制御安定性が良く、しかも耐コンタミネーション性にも優れている。さらに、本実施形態のソレノイドバルブ１０では、Ｓ１≧Ｓ０およびＳ１’≧Ｓ０’であるため、最大通過流量の微調整（設定）も容易である。
【００３８】
また、本実施形態では、リング状溝４４を設けることで、内部流路４７から弁部分を通して排出ポート５１へ至る流体の流れがスムーズになると共に、バルブスリーブ４１に対するスプール６０の軸方向移動もスムーズになる。さらに、各ポート５１〜５４の横断面が円形である。このようなポート５１〜５４は、バルブスリーブ４１をアルミニウムの切削加工により形成した後に、ドリル加工などで容易に形成することができ、バルブスリーブ４１の製作が容易になる。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば、バルブ本体４０におけるポート５１〜５４の配置は、図に示す形態に限られるものではなく、各ポート５１〜５４の軸方向位置を入れ替えた構成のソレノイドバルブであってもよい。また、各ポート５１〜５４の数は、特に限定されない。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例１ 【００４１】
図１〜図４に示すソレノイドバルブ１０の入力ポート５３を、油圧装置としての油圧供給部分に接続し、制御ポート５２を制御対象（クラッチ）に接続し、排出ポート５１を大気圧（外部空間）に接続し、フィードバックポート５４を制御ポート５２に接続した。入力ポート圧力Ｐｏは、２ＭＰａであり、制御ポート圧力Ｐｃは、０〜２ＭＰａであり、排出ポート圧力Ｄは、大気圧であり、フィードバックポート圧力ＦＢは、０〜２ＭＰａであった。【００４２】
排出ポートにおけるＳ１は１７．４ｍｍ２  であり、Ｓ０は８．３ｍｍ２  であり、Ｓ１≧Ｓ０であることが確認された。また、入力ポートにおけるＳ１’は１７．４ｍｍ２  であり、Ｓ０’は８．３ｍｍ２  であり、Ｓ１’≧Ｓ０’であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のソレノイドバルブは、油圧装置等の油圧制御に適用して好適である。
【図１】
0005514226.tif 000002
【図２】
0005514226.tif 000003
【図３】
0005514226.tif 000004
【図４】
0005514226.tif 000005